#pragma once // 防止头文件被多次包含

// 包含标准输入输出流库
#include <iostream>
// 包含向量容器库，用于存储线程对象
#include <vector>
// 包含队列容器库，用于存储任务
#include <queue>
// 包含 POSIX 线程库，提供互斥量和条件变量
#include <pthread.h>
// 包含日志系统头文件
#include "Log.hpp"
// 包含线程类头文件
#include "Thread.hpp"
// 包含锁守卫类头文件
#include "LockGuard.hpp"

// 使用 ThreadModule 命名空间
using namespace ThreadModule;

// 默认线程池中的线程数量
const static int gdefaultthreadnum = 5;

// 日志
/**
 * 线程池类模板
 *
 * 实现了一个基于生产者-消费者模式的线程池，采用单例设计模式。
 * 线程池用于高效管理和复用线程资源，避免频繁创建和销毁线程的开销。
 *
 * @tparam T 任务类型，必须是可调用对象（如函数对象，满足 () 操作符）
 */
template <typename T>
class ThreadPool
{
private:
    /**
     * 对任务队列加锁
     *
     * 在访问共享资源（任务队列）前调用，保证线程安全
     */
    void LockQueue() { pthread_mutex_lock(&_mutex); }

    /**
     * 解锁任务队列
     *
     * 在完成共享资源访问后调用，释放互斥锁
     */
    void UnlockQueue() { pthread_mutex_unlock(&_mutex); }

    /**
     * 使当前线程进入睡眠状态
     *
     * 当任务队列为空时调用，等待新任务通知
     * 注意：调用此函数前必须已获得互斥锁
     */
    void ThreadSleep() { pthread_cond_wait(&_cond, &_mutex); }

    /**
     * 唤醒一个等待的线程
     *
     * 当向任务队列添加任务后调用，通知一个工作线程处理新任务
     */
    void ThreadWakeup() { pthread_cond_signal(&_cond); }

    /**
     * 唤醒所有等待的线程
     *
     * 当线程池需要停止时调用，通知所有工作线程退出
     */
    void ThreadWakeupAll() { pthread_cond_broadcast(&_cond); }

    // 是要有的，必须是私有的
    /**
     * 构造函数（私有）：初始化线程池
     *
     * 作为单例模式的一部分，构造函数被设为私有，
     * 只能通过 GetInstance 静态方法创建实例
     *
     * @param threadnum 线程池中的线程数量，默认为 gdefaultthreadnum
     */
    ThreadPool(int threadnum = gdefaultthreadnum)
        : _threadnum(threadnum), _waitnum(0), _isrunning(false)
    {
        pthread_mutex_init(&_mutex, nullptr);
        pthread_cond_init(&_cond, nullptr);
        LOG(INFO, "ThreadPool Construct()");
    }

    /**
     * 初始化线程池
     *
     * 创建所有工作线程对象，但不立即启动它们
     */
    void InitThreadPool()
    {
        // 指向构建出所有的线程，并不启动
        for (int num = 0; num < _threadnum; num++)
        {
            std::string name = "thread-" + std::to_string(num + 1);
            _threads.emplace_back(
                std::bind(&ThreadPool::HandlerTask, this, std::placeholders::_1),
                name);
            LOG(INFO, "init thread %s done\n", name.c_str());
        }
        _isrunning = true;
    }

    /**
     * 启动所有工作线程
     *
     * 遍历线程容器并调用每个线程的 Start 方法
     */
    void Start()
    {
        for (auto &thread : _threads)
        {
            thread.Start();
        }
    }

    /**
     * 任务处理函数：线程的主要工作函数
     *
     * 实现了线程的主循环，从任务队列获取任务并执行
     *
     * @param name 线程名称，用于日志标识
     */
    void HandlerTask(
        std::string
            name) // 类的成员方法，也可以成为另一个类的回调方法，方便我们继续类级别的互相调用！
    {
        LOG(INFO, "%s is running...\n", name.c_str());
        while (true)
        {
            // 1. 保证队列安全
            LockQueue();
            // 2. 队列中不一定有数据
            while (_task_queue.empty() && _isrunning)
            {
                _waitnum++;
                ThreadSleep();
                _waitnum--;
            }
            // 2.1 如果线程池已经退出了 && 任务队列是空的
            if (_task_queue.empty() && !_isrunning)
            {
                UnlockQueue();
                break;
            }
            // 2.2 如果线程池不退出 && 任务队列不是空的
            // 2.3 如果线程池已经退出 && 任务队列不是空的 ---
            // 处理完所有的任务，然后在退出
            // 3. 一定有任务, 处理任务
            T t = _task_queue.front();
            _task_queue.pop();
            UnlockQueue();
            LOG(DEBUG, "%s get a task", name.c_str());
            // 4. 处理任务，这个任务属于线程独占的任务
            t();
            // LOG(DEBUG, "%s handler a task, result is: %s", name.c_str(),
            // t.ResultToString().c_str());
        }
    }

    // 复制拷贝禁用
    /**
     * 赋值运算符（已删除）
     *
     * 禁用拷贝赋值，保证单例的唯一性
     */
    ThreadPool<T> &operator=(const ThreadPool<T> &) = delete;

    /**
     * 拷贝构造函数（已删除）
     *
     * 禁用拷贝构造，保证单例的唯一性
     */
    ThreadPool(const ThreadPool<T> &) = delete;

public:
    /**
     * 获取线程池单例实例
     *
     * 实现了线程安全的双检锁单例模式
     *
     * @return 返回线程池单例对象指针
     */
    static ThreadPool<T> *GetInstance()
    {
        // 如果是多线程获取线程池对象下面的代码就有问题了！！
        // 只有第一次会创建对象，后续都是获取
        // 双判断的方式，可以有效减少获取单例的加锁成本，而且保证线程安全
        if (nullptr ==
            _instance) // 保证第二次之后，所有线程，不用在加锁，直接返回_instance单例对象
        {
            LockGuard lockguard(&_lock);
            if (nullptr == _instance)
            {
                _instance = new ThreadPool<T>();
                _instance->InitThreadPool();
                _instance->Start();
                LOG(DEBUG, "创建线程池单例\n");
                return _instance;
            }
        }
        LOG(DEBUG, "获取线程池单例\n");
        return _instance;
    }

    /**
     * 停止线程池
     *
     * 设置运行标志为 false 并唤醒所有等待的线程
     */
    void Stop()
    {
        LockQueue();
        _isrunning = false;
        ThreadWakeupAll();
        UnlockQueue();
    }

    /**
     * 等待所有线程结束
     *
     * 调用 Join 方法等待每个工作线程完成
     */
    void Wait()
    {
        for (auto &thread : _threads)
        {
            thread.Join();
            LOG(INFO, "%s is quit...", thread.name().c_str());
        }
    }

    /**
     * 将任务加入队列
     *
     * 线程安全地向任务队列添加新任务，并在必要时唤醒工作线程
     *
     * @param t 任务对象，必须是可调用的
     * @return 成功入队返回 true，线程池已停止则返回 false
     */
    bool Enqueue(const T &t)
    {
        bool ret = false;
        LockQueue();
        if (_isrunning)
        {
            _task_queue.push(t);
            if (_waitnum > 0)
            {
                ThreadWakeup();
            }
            LOG(DEBUG, "enqueue task success\n");
            ret = true;
        }
        UnlockQueue();
        return ret;
    }

    /**
     * 析构函数：清理资源
     *
     * 销毁互斥量和条件变量
     */
    ~ThreadPool()
    {
        pthread_mutex_destroy(&_mutex);
        pthread_cond_destroy(&_cond);
    }

private:
    int _threadnum;               // 线程池中的线程数量
    std::vector<Thread> _threads; // 存储线程对象的容器
    std::queue<T> _task_queue;    // 任务队列
    pthread_mutex_t _mutex;       // 互斥锁，保护任务队列
    pthread_cond_t _cond;         // 条件变量，用于线程间通信

    int _waitnum;    // 当前等待任务的线程数
    bool _isrunning; // 线程池运行状态标志

    // 添加单例模式
    static ThreadPool<T> *_instance; // 单例对象指针
    static pthread_mutex_t _lock;    // 单例锁，保护实例创建
};

// 初始化单例指针为空
// 这个静态指针用于保存线程池的唯一实例
template <typename T>
ThreadPool<T> *ThreadPool<T>::_instance = nullptr;

// 初始化单例锁
// 用于保护 _instance
// 指针的初始化过程，确保在多线程环境下首次创建实例时的线程安全。
template <typename T>
pthread_mutex_t ThreadPool<T>::_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
